上海市二轻工业学校计算机教研组张杰.ppt

网络基本概念（一）,上海市第二轻工业学校计算机教研组 张 杰,网络的重要性,信息的传递要依靠网络，因此实现信息化离不开完善的网络。 网络已成为信息社会的命脉和重要基础。,计算机网络的地位,现在有三种最主要的网络： 电信网络 有线电视网络 计算机网络 在这三种网络中，计算机网络的发展最快，其技术已成为信息时代的核心技术。,计算机网络、互连网、互联网,计算机网络：一些相互连接的计算机的集合。 互连网：一些相互连接的计算机网络的集合（网络的网络）。 互联网：就是互连网的同义词。,互连网，互联网,常见网络拓朴结构,点对点连接,总线网,星形网,环形网,计算机网络可以表示为一朵云,使用路由器可以把不同的 计算机网络互连起来,互连网(互联网)由许多网络通过路由器互连而成 互连网(互联网)是：“网络的网络”,互连网,互连网也可以用一朵云来表示,结点与链路,可以把计算机网络抽象为结点（计算机或路由器）与链路（连接的线路）的集合。 Node有两个译名： 结点用于计算机网络中，表示计算机或路由器。 节点用于天线中，表示驻波电场强度为零的点。 但目前这两个名词的使用比较混乱。,计算机网络的带宽是指网络可通过的最高数据率，即每秒多少比特。 描述带宽也常常把“比特/秒”省略。 例如，带宽是 10 M，实际上是 10 Mb/s。 这里的 M 是 106。,计算机网络的带宽,什么是宽带？,宽带线路：可通过较高数据率的线路。 宽带是相对的概念，并没有绝对的标准。 在目前，对于用户接入到因特网的用户线来说，每秒传送几个兆比特就可以算是宽带速率。,A,B,A,B,宽带线路,窄带线路,宽带线路：每秒有更多比特从计算机 注入到线路。 注：宽带线路和窄带线路上比特的传播速率是一样的。,好比汽车运货,宽带线路,宽带和窄带线路：车速一样 宽 带 线 路：车距缩短,两部电话机只需要用一对电线 就能够互相连接起来。,传统电话网使用电路交换,如果需要将 5 部电话机两两相连， 则需要 10 对电线。,传统电话网使用电路交换,当电话机的数量很大时，就必须 使用电话交换机进行连接。,传统电话网使用电路交换,(,(,A,通话前先拨号建立连接。 可能只要经过一个交换机（如 A 到 B） 可能要经过多个交换机（如 C 到 D） 通话过程中，通信双方一直占用所建立的连接。 通话结束后，挂机释放连接。,电路交换的特点,(,(,(,(,(,(,B,C,D,早期网络采用电路交换,那时计算机很少，非常昂贵。远地终端（没有处理功能） 通过通信线路（可能要经过许多个交换机） 使用处于网络中心的计算机的资源。,分组交换(packet switching)的出现,电话网是为电话通信设计的。电路交换的电话网很适合于电话通信。 但计算机数据具有很大的突发性。使用电路交换会导致网络资源严重浪费。 计算机逐渐增多，连网的需求日益迫切，计算机网络需要使用更加有效的连网技术。 这就导致分组交换的问世。,美国军方促进了计算机网络的发展,20 世纪 60 年代美苏冷战激烈。 美国军方要研制一种生存性很强的新型分布式网络。 即使少数结点或链路被摧毁，整个网络仍保持畅通。 这种新型的计算机网络就是采用分组交换的、基于存储转发计算机网络。,分组交换,在发送端把要发送的报文分隔为较短的数据块 每个块增加带有控制信息的首部构成分组（包） 依次把各分组发送到接收端 接收端剥去首部，抽出数据部分，还原成报文,首部,首部,首部,发 送,发 送,接收端,数 据,首部,数 据,首部,数 据,首部,11010011101 00101001110,分组从 A 传送到 B 的过程,网络,网络,网络,网络,网络,网络,网络,路由器,路由器,路由器,路由器,路由器,路由器,A,B,基于存储转发的分组交换,协议,协议(protocol)是通信双方必须严格遵守的规则。 协议精确地规定在网络通信中使用的各种控制信息的格式、意义以及各种事件出现的先后顺序。 协议在计算机网络中起着非常重要的作用。,协议必须保证在任何复杂的情况下都能正确工作，因此网络协议非常复杂。 我们在日常生活中所使用的许多约定，都远远达不到网络协议的要求，因此经常会使约定失败。 总之，网络协议必须考虑如何对付各种异常情况的出现。下面看一个例子。,网络协议非常复杂,蓝军联合进攻白军必胜 蓝军单独进攻白军必败,明日正午进攻?,同意,收到“同意”,收到：收到“同意”,协议无法保证必胜！,分层次的网络体系结构,OSI 的七层网络体系结构已经过时 TCP/IP 的四层网络体系结构已成主流 使用五层原理体系结构来阐明网络的工作原理较为合适,5 4 3 2 1,数据链路层,应用层,运输层,网际层,物理层,Application layer,Transport layer,Internet layer,Data link layer,Physical layer,TCP/IP 的体系结构,网络 接口层,IP,各种应用层协议 HTTP, FTP, SMTP, DNS 等,TCP,网际层,运输层,UDP,应用层,TCP: 传输控制协议 (Transmission Control Protocol),IP: 网际协议,UDP: 用户数据报协议 (User Datagram Protocol),5,4,3,2,1,5,4,3,2,1,H3,物 理 传 输 媒 体,数 据 部 分,数 据 部 分,数 据 部 分,数 据 部 分,10100110100101 比 特 流 11 010111010,T2,计算机 1,H5,H4,H2,首部,尾部,AP2,AP1,应 用 程 序 数 据,计算机 2,比特,帧,IP数据报 IP分组,TCP报文段 UDP报文段,IP 协议,因特网的 IP 协议最重要，它为分组在互连网中的发送、传输和接收制定了详尽的规则。 IP 是 Internet Protocol 的缩写，中文标准译名是“网际协议”。 使用 IP 协议的互连网络常称为： IP 网络，或 IP 网。 在 IP 网络传送的分组常称为： IP 分组，或 IP 数据报 (IP datagram)。,构造路由表,在因特网中，路由器之间不断地互相通告路由信息。 路由器根据所掌握的路由信息构造出自己的路由表。 路由器之间交换路由信息都要遵守有关的路由选择协议。 当网络状况发生变化时，路由器中的路由表能够自动进行更新，从而保证了正确地转发分组。,路由器之间不断交换路由信息,路由器之间不断交换路由信息的过程对用户是透明的（用户看不见）,IP 网络的生存性很强,当 IP 网络中的某些路由器或链路被破坏时，路由器可以自动调整路由，使得网络一直保持连通。 这种路由的动态调整过程对用户是透明的（即用户感觉不到）。,IP 网络,当部分结点或链路被摧毁时 分组交换仍可保持网络畅通,路由器,IP 网络的重要特点,每一个分组独立选择路由。 发往同一个目的地的分组，后发送的有可能先收到（即可能不按顺序接收）。 当网络中的通信量过大时，路由器就来不及处理分组，于是要丢弃一些分组。 因此， IP 网络不保证分组的可靠地交付。 IP 网络提供的服务被称为： 尽最大努力服务(best effort service),和传统的电信网相比较,电信网向用户（即电话机）提供的服务质量有保证。 连接在电信网上的电话机几乎没有智能，因此全部的服务质量由电信网完成。,电路交换的电信网,电信网,分组交换的因特网,TCP,TCP,TCP 协议的用途,TCP 是 Transmission Control Protocol 的缩写，中文译名是传输控制协议。 TCP 协议驻留在用户计算机中，它的作用是保证应用程序之间端到端的可靠通信。,TCP 协议的主要功能,TCP 给要传送的每一个字节的数据都进行编号。 接收端在收到数据后必须向发送端发送确认信息。 若发送端在规定的时间内没有收到对方的确认，就重传这部分数据。 当网络中的通信量过大时，TCP 就告诉发送端要放慢发送数据。这叫做流量控制。,核心协议 TCP/IP,因特网使用的协议很多，但其中最为重要的协议就是 IP 和 TCP。 分组在因特网中传送要使用 IP 协议。计算机数据传输的可靠性由 TCP 协议来保证。 通常用 TCP/IP 这样的记法表示以 TCP 和 IP 为核心的协议族。,因特网,最重要的两个协议：IP 和 TCP,客户与服务器,客户是服务请求方，服务器是服务提供方。,服务请求方,服务提供方,客户(client),服务器(server),数据链路层,物理层,运输层,网络层,数据链路层,物理层,运输层,网络层,应用层,应用层,因特网,计算机A,计算机B,数据链路层,物理层,运输层,网络层,数据链路层,物理层,运输层,网络层,数据链路层,物理层,运输层,网络层,应用层,应用层,应用层,计算机A,计算机B,计算机C,客户1,服务器 1,服务器 2,客户2,因特网,结束语,因特网(Internet)是世界范围相互连接起来的计算机网络，使用 TCP/IP 协议族，其前身是美国阿帕网 ARPANET。 计算机网络的带宽是网络可通过的最高数据率。 因特网使用基于存储转发的分组交换，并使用 IP 协议传送 IP 分组。,结束语（续）,路由器把许多网络互连起来，构成了互连网。路由器收到分组后